Trim unused imports detected by new unused-import code
[ghc-hetmet.git] / compiler / types / Coercion.lhs
index ca1b1a6..b49b356 100644 (file)
@@ -1,71 +1,92 @@
-
- Module for type coercions, as in System FC.
-
-Coercions are represented as types, and their kinds tell what types the 
-coercion works on. 
-
-The coercion kind constructor is a special TyCon that must always be saturated
-
-  typeKind (symCoercion type) :: TyConApp CoercionTyCon{...} [type, type]
+%
+% (c) The University of Glasgow 2006
+%
 
 \begin{code}
+{-# OPTIONS -fno-warn-incomplete-patterns #-}
+-- The above warning supression flag is a temporary kludge.
+-- While working on this module you are encouraged to remove it and fix
+-- any warnings in the module. See
+--     http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/CodingStyle#Warnings
+-- for details
+
+-- | Module for type coercions, as used in System FC. See 'CoreSyn.Expr' for
+-- more on System FC and how coercions fit into it.
+--
+-- Coercions are represented as types, and their kinds tell what types the 
+-- coercion works on. The coercion kind constructor is a special TyCon that must always be saturated, like so:
+--
+-- > typeKind (symCoercion type) :: TyConApp CoercionTyCon{...} [type, type]
 module Coercion (
+        -- * Main data type
         Coercion,
  
         mkCoKind, mkReflCoKind, splitCoercionKind_maybe, splitCoercionKind,
-        coercionKind, coercionKinds, coercionKindPredTy,
+        coercionKind, coercionKinds, coercionKindPredTy, isIdentityCoercion,
 
-       -- Equality predicates
+       -- ** Equality predicates
        isEqPred, mkEqPred, getEqPredTys, isEqPredTy,  
 
-       -- Coercion transformations
+       -- ** Coercion transformations
+       mkCoercion,
         mkSymCoercion, mkTransCoercion,
-        mkLeftCoercion, mkRightCoercion, mkInstCoercion, mkAppCoercion,
-        mkForAllCoercion, mkFunCoercion, mkInstsCoercion, mkUnsafeCoercion,
-        mkNewTypeCoercion, mkDataInstCoercion, mkAppsCoercion,
+        mkLeftCoercion, mkRightCoercion, mkRightCoercions,
+       mkInstCoercion, mkAppCoercion, mkTyConCoercion, mkFunCoercion,
+        mkForAllCoercion, mkInstsCoercion, mkUnsafeCoercion,
+        mkNewTypeCoercion, mkFamInstCoercion, mkAppsCoercion,
 
-        splitNewTypeRepCo_maybe, decomposeCo,
+        splitNewTypeRepCo_maybe, instNewTyCon_maybe, decomposeCo,
 
         unsafeCoercionTyCon, symCoercionTyCon,
         transCoercionTyCon, leftCoercionTyCon, 
-        rightCoercionTyCon, instCoercionTyCon -- needed by TysWiredIn
+        rightCoercionTyCon, instCoercionTyCon, -- needed by TysWiredIn
+
+        -- ** Comparison
+        coreEqCoercion,
+
+       -- * CoercionI
+       CoercionI(..),
+       isIdentityCoI,
+       mkSymCoI, mkTransCoI, 
+       mkTyConAppCoI, mkAppTyCoI, mkFunTyCoI,
+       mkForAllTyCoI,
+       fromCoI, fromACo,
+       mkClassPPredCoI, mkIParamPredCoI, mkEqPredCoI
+
        ) where 
 
 #include "HsVersions.h"
 
 import TypeRep
-import Type      ( Type, Kind, PredType, substTyWith, mkAppTy, mkForAllTy,
-                    mkFunTy, splitAppTy_maybe, splitForAllTy_maybe, coreView,
-                    kindView, mkTyConApp, isCoercionKind, isEqPred, mkAppTys,
-                    coreEqType, splitAppTys, isTyVarTy, splitTyConApp_maybe
-                  )
-import TyCon      ( TyCon, tyConArity, mkCoercionTyCon, isClosedNewTyCon,
-                    newTyConRhs, newTyConCo_maybe, 
-                    isCoercionTyCon, isCoercionTyCon_maybe )
-import Var       ( Var, TyVar, isTyVar, tyVarKind )
-import Name       ( BuiltInSyntax(..), Name, mkWiredInName, tcName )
-import OccName    ( mkOccNameFS )
-import PrelNames  ( symCoercionTyConKey, 
-                    transCoercionTyConKey, leftCoercionTyConKey,
-                    rightCoercionTyConKey, instCoercionTyConKey, 
-                    unsafeCoercionTyConKey, gHC_PRIM
-                  )
-import Util       ( lengthIs, snocView )
-import Unique     ( hasKey )
-import BasicTypes ( Arity )
+import Type
+import TyCon
+import Class
+import Var
+import Name
+import PrelNames
+import Util
+import BasicTypes
 import Outputable
+import FastString
 
+-- | A 'Coercion' represents a 'Type' something should be coerced to.
+type Coercion     = Type
 
+-- | A 'CoercionKind' is always of form @ty1 ~ ty2@ and indicates the
+-- types that a 'Coercion' will work on.
+type CoercionKind = Kind
 
 ------------------------------
+
+-- | This breaks a 'Coercion' with 'CoercionKind' @T A B C ~ T D E F@ into
+-- a list of 'Coercion's of kinds @A ~ D@, @B ~ E@ and @E ~ F@. Hence:
+--
+-- > decomposeCo 3 c = [right (left (left c)), right (left c), right c]
 decomposeCo :: Arity -> Coercion -> [Coercion]
--- (decomposeCo 3 c) = [right (left (left c)), right (left c), right c]
--- So this breaks a coercion with kind T A B C :=: T D E F into
--- a list of coercions of kinds A :=: D, B :=: E and E :=: F
 decomposeCo n co
   = go n co []
   where
-    go 0 co cos = cos
+    go 0 _  cos = cos
     go n co cos = go (n-1) (mkLeftCoercion co)
                           (mkRightCoercion co : cos)
 
@@ -74,40 +95,48 @@ decomposeCo n co
 -------------------------------------------------------
 -- and some coercion kind stuff
 
+-- | Tests whether a type is just a type equality predicate
+isEqPredTy :: Type -> Bool
 isEqPredTy (PredTy pred) = isEqPred pred
-isEqPredTy other         = False
+isEqPredTy _             = False
 
+-- | Creates a type equality predicate
 mkEqPred :: (Type, Type) -> PredType
 mkEqPred (ty1, ty2) = EqPred ty1 ty2
 
+-- | Splits apart a type equality predicate, if the supplied 'PredType' is one.
+-- Panics otherwise
 getEqPredTys :: PredType -> (Type,Type)
 getEqPredTys (EqPred ty1 ty2) = (ty1, ty2)
 getEqPredTys other           = pprPanic "getEqPredTys" (ppr other)
 
+-- | Makes a 'CoercionKind' from two types: the types whose equality is proven by the relevant 'Coercion'
 mkCoKind :: Type -> Type -> CoercionKind
 mkCoKind ty1 ty2 = PredTy (EqPred ty1 ty2)
 
+-- | Create a reflexive 'CoercionKind' that asserts that a type can be coerced to itself
 mkReflCoKind :: Type -> CoercionKind
 mkReflCoKind ty = mkCoKind ty ty
 
+-- | Take a 'CoercionKind' apart into the two types it relates: see also 'mkCoKind'.
+-- Panics if the argument is not a valid 'CoercionKind'
 splitCoercionKind :: CoercionKind -> (Type, Type)
 splitCoercionKind co | Just co' <- kindView co = splitCoercionKind co'
 splitCoercionKind (PredTy (EqPred ty1 ty2))    = (ty1, ty2)
 
+-- | Take a 'CoercionKind' apart into the two types it relates, if possible. See also 'splitCoercionKind'
 splitCoercionKind_maybe :: Kind -> Maybe (Type, Type)
 splitCoercionKind_maybe co | Just co' <- kindView co = splitCoercionKind_maybe co'
 splitCoercionKind_maybe (PredTy (EqPred ty1 ty2)) = Just (ty1, ty2)
-splitCoercionKind_maybe other = Nothing
-
-isCoVar :: Var -> Bool
-isCoVar tv = isTyVar tv && isCoercionKind (tyVarKind tv)
-
-type Coercion     = Type
-type CoercionKind = Kind       -- A CoercionKind is always of form (ty1 :=: ty2)
+splitCoercionKind_maybe _ = Nothing
 
+-- | If it is the case that
+--
+-- > c :: (t1 ~ t2)
+--
+-- i.e. the kind of @c@ is a 'CoercionKind' relating @t1@ and @t2@, then @coercionKind c = (t1, t2)@.
+-- See also 'coercionKindPredTy'
 coercionKind :: Coercion -> (Type, Type)
---     c :: (t1 :=: t2)
--- Then (coercionKind c) = (t1,t2)
 coercionKind ty@(TyVarTy a) | isCoVar a = splitCoercionKind (tyVarKind a)
                             | otherwise = (ty, ty)
 coercionKind (AppTy ty1 ty2) 
@@ -132,7 +161,6 @@ coercionKind (FunTy ty1 ty2)
 coercionKind (ForAllTy tv ty) 
   = let (ty1, ty2) = coercionKind ty in
     (ForAllTy tv ty1, ForAllTy tv ty2)
-coercionKind (NoteTy _ ty) = coercionKind ty
 coercionKind (PredTy (EqPred c1 c2)) 
   = let k1 = coercionKindPredTy c1
         k2 = coercionKindPredTy c2 in
@@ -144,97 +172,179 @@ coercionKind (PredTy (IParam name ty))
   = let (ty1, ty2) = coercionKind ty in
     (PredTy (IParam name ty1), PredTy (IParam name ty2))
 
+-- | Recover the 'CoercionKind' corresponding to a particular 'Coerceion'. See also 'coercionKind'
+-- and 'mkCoKind'
 coercionKindPredTy :: Coercion -> CoercionKind
 coercionKindPredTy c = let (t1, t2) = coercionKind c in mkCoKind t1 t2
 
+-- | Apply 'coercionKind' to multiple 'Coercion's
 coercionKinds :: [Coercion] -> ([Type], [Type])
 coercionKinds tys = unzip $ map coercionKind tys
 
 -------------------------------------
+isIdentityCoercion :: Coercion -> Bool
+isIdentityCoercion co  
+  = case coercionKind co of
+       (t1,t2) -> t1 `coreEqType` t2
+
+-------------------------------------
 -- Coercion kind and type mk's
 -- (make saturated TyConApp CoercionTyCon{...} args)
 
+-- | Make a coercion from the specified coercion 'TyCon' and the 'Type' arguments to
+-- that coercion. Try to use the @mk*Coercion@ family of functions instead of using this function
+-- if possible
+mkCoercion :: TyCon -> [Type] -> Coercion
 mkCoercion coCon args = ASSERT( tyConArity coCon == length args ) 
                         TyConApp coCon args
 
-mkAppCoercion, mkFunCoercion, mkTransCoercion, mkInstCoercion :: Coercion -> Coercion -> Coercion
-mkSymCoercion, mkLeftCoercion, mkRightCoercion :: Coercion -> Coercion
+-- | Apply a 'Coercion' to another 'Coercion', which is presumably a
+-- 'Coercion' constructor of some kind
+mkAppCoercion :: Coercion -> Coercion -> Coercion
+mkAppCoercion co1 co2 = mkAppTy co1 co2
 
-mkAppCoercion    co1 co2 = mkAppTy co1 co2
-mkAppsCoercion   co1 tys = foldl mkAppTy co1 tys
+-- | Applies multiple 'Coercion's to another 'Coercion', from left to right.
+-- See also 'mkAppCoercion'
+mkAppsCoercion :: Coercion -> [Coercion] -> Coercion
+mkAppsCoercion co1 tys = foldl mkAppTy co1 tys
+
+-- | Apply a type constructor to a list of coercions.
+mkTyConCoercion :: TyCon -> [Coercion] -> Coercion
+mkTyConCoercion con cos = mkTyConApp con cos
+
+-- | Make a function 'Coercion' between two other 'Coercion's
+mkFunCoercion :: Coercion -> Coercion -> Coercion
+mkFunCoercion co1 co2 = mkFunTy co1 co2
+
+-- | Make a 'Coercion' which binds a variable within an inner 'Coercion'
+mkForAllCoercion :: Var -> Coercion -> Coercion
 -- note that a TyVar should be used here, not a CoVar (nor a TcTyVar)
 mkForAllCoercion tv  co  = ASSERT ( isTyVar tv ) mkForAllTy tv co
-mkFunCoercion    co1 co2 = mkFunTy co1 co2
 
 
--- This smart constructor creates a sym'ed version its argument,
--- but tries to push the sym's down to the leaves.  If we come to
--- sym tv or sym tycon then we can drop the sym because tv and tycon
--- are reflexive coercions
+-------------------------------
+
+mkSymCoercion :: Coercion -> Coercion
+-- ^ Create a symmetric version of the given 'Coercion' that asserts equality
+-- between the same types but in the other "direction", so a kind of @t1 ~ t2@ 
+-- becomes the kind @t2 ~ t1@.
+--
+-- This function attempts to simplify the generated 'Coercion' by removing 
+-- redundant applications of @sym@. This is done by pushing this new @sym@ 
+-- down into the 'Coercion' and exploiting the fact that @sym (sym co) = co@.
 mkSymCoercion co      
-  | Just co2 <- splitSymCoercion_maybe co = co2
-     -- sym (sym co) --> co
-  | Just (co1, arg_tys) <- splitTyConApp_maybe co
-  , not (isCoercionTyCon co1) = mkTyConApp co1 (map mkSymCoercion arg_tys)
-     -- we can drop the sym for a TyCon 
-     -- sym (ty [t1, ..., tn]) --> ty [sym t1, ..., sym tn] 
-  | (co1, arg_tys) <- splitAppTys co
-  , isTyVarTy co1 = mkAppTys (maybe_drop co1) (map mkSymCoercion arg_tys)
-     -- sym (tv [t1, ..., tn]) --> tv [sym t1, ..., sym tn]
-     --   if tv type variable
-     -- sym (cv [t1, ..., tn]) --> (sym cv) [sym t1, ..., sym tn]
-     --   if cv is a coercion variable
-     -- fall through if head is a CoercionTyCon
-  | Just (co1, co2) <- splitTransCoercion_maybe co
+  | Just co' <- coreView co = mkSymCoercion co'
+
+mkSymCoercion (ForAllTy tv ty)  = ForAllTy tv (mkSymCoercion ty)
+mkSymCoercion (AppTy co1 co2)  = AppTy (mkSymCoercion co1) (mkSymCoercion co2)
+mkSymCoercion (FunTy co1 co2)  = FunTy (mkSymCoercion co1) (mkSymCoercion co2)
+
+mkSymCoercion (TyConApp tc cos) 
+  | not (isCoercionTyCon tc) = mkTyConApp tc (map mkSymCoercion cos)
+
+mkSymCoercion (TyConApp tc [co]) 
+  | tc `hasKey` symCoercionTyConKey   = co    -- sym (sym co) --> co
+  | tc `hasKey` leftCoercionTyConKey  = mkLeftCoercion (mkSymCoercion co)
+  | tc `hasKey` rightCoercionTyConKey = mkRightCoercion (mkSymCoercion co)
+
+mkSymCoercion (TyConApp tc [co1,co2]) 
+  | tc `hasKey` transCoercionTyConKey
      -- sym (co1 `trans` co2) --> (sym co2) `trans (sym co2)
+     -- Note reversal of arguments!
   = mkTransCoercion (mkSymCoercion co2) (mkSymCoercion co1)
-  | Just (co, ty) <- splitInstCoercion_maybe co
+
+  | tc `hasKey` instCoercionTyConKey
      -- sym (co @ ty) --> (sym co) @ ty
-  = mkInstCoercion (mkSymCoercion co) ty
-  | Just co <- splitLeftCoercion_maybe co
-     -- sym (left co) --> left (sym co)
-  = mkLeftCoercion (mkSymCoercion co)
-  | Just co <- splitRightCoercion_maybe co
-     -- sym (right co) --> right (sym co)
-  = mkRightCoercion (mkSymCoercion co)
-  where
-    maybe_drop (TyVarTy tv) 
-        | isCoVar tv = mkCoercion symCoercionTyCon [TyVarTy tv]
-        | otherwise  = TyVarTy tv
-    maybe_drop other = other
-mkSymCoercion (ForAllTy tv ty) = ForAllTy tv (mkSymCoercion ty)
--- for atomic types and constructors, we can just ignore sym since these
--- are reflexive coercions
+     -- Note: sym is not applied to 'ty'
+  = mkInstCoercion (mkSymCoercion co1) co2
+
+mkSymCoercion (TyConApp tc cos)        -- Other coercion tycons, such as those
+  = mkCoercion symCoercionTyCon [TyConApp tc cos]  -- arising from newtypes
+
 mkSymCoercion (TyVarTy tv) 
   | isCoVar tv = mkCoercion symCoercionTyCon [TyVarTy tv]
-  | otherwise  = TyVarTy tv
-mkSymCoercion co = mkCoercion symCoercionTyCon [co] 
+  | otherwise  = TyVarTy tv    -- Reflexive
+
+-------------------------------
+-- ToDo: we should be cleverer about transitivity
+
+mkTransCoercion :: Coercion -> Coercion -> Coercion
+-- ^ Create a new 'Coercion' by exploiting transitivity on the two given 'Coercion's.
+-- 
+-- This function attempts to simplify the generated 'Coercion' by exploiting the fact that
+-- @sym g `trans` g = id@.
+mkTransCoercion g1 g2  -- sym g `trans` g = id
+  | (t1,_) <- coercionKind g1
+  , (_,t2) <- coercionKind g2
+  , t1 `coreEqType` t2 
+  = t1 
+
+  | otherwise
+  = mkCoercion transCoercionTyCon [g1, g2]
 
+
+-------------------------------
 -- Smart constructors for left and right
+
+mkLeftCoercion :: Coercion -> Coercion
+-- ^ From an application 'Coercion' build a 'Coercion' that asserts the equality of 
+-- the "functions" on either side of the type equality. So if @c@ has kind @f x ~ g y@ then:
+--
+-- > mkLeftCoercion c :: f ~ g
 mkLeftCoercion co 
   | Just (co', _) <- splitAppCoercion_maybe co = co'
-  | otherwise                           = mkCoercion leftCoercionTyCon [co]
+  | otherwise = mkCoercion leftCoercionTyCon [co]
 
+mkRightCoercion :: Coercion -> Coercion
+-- ^ From an application 'Coercion' build a 'Coercion' that asserts the equality of 
+-- the "arguments" on either side of the type equality. So if @c@ has kind @f x ~ g y@ then:
+--
+-- > mkLeftCoercion c :: x ~ y
 mkRightCoercion  co      
-  | Just (co1, co2) <- splitAppCoercion_maybe co = co2
+  | Just (_, co2) <- splitAppCoercion_maybe co = co2
   | otherwise = mkCoercion rightCoercionTyCon [co]
 
-mkTransCoercion co1 co2 = mkCoercion transCoercionTyCon [co1, co2]
-
-mkInstCoercion  co ty = mkCoercion instCoercionTyCon  [co, ty]
+mkRightCoercions :: Int -> Coercion -> [Coercion]
+-- ^ As 'mkRightCoercion', but finds the 'Coercion's available on the right side of @n@
+-- nested application 'Coercion's, manufacturing new left or right cooercions as necessary
+-- if suffficiently many are not directly available.
+mkRightCoercions n co
+  = go n co []
+  where
+    go n co acc 
+       | n > 0
+       = case splitAppCoercion_maybe co of
+          Just (co1,co2) -> go (n-1) co1 (co2:acc)
+          Nothing        -> go (n-1) (mkCoercion leftCoercionTyCon [co]) (mkCoercion rightCoercionTyCon [co]:acc)
+       | otherwise
+       = acc
+
+
+mkInstCoercion :: Coercion -> Type -> Coercion
+-- ^ Instantiates a 'Coercion' with a 'Type' argument. If possible, it immediately performs
+-- the resulting beta-reduction, otherwise it creates a suspended instantiation.
+mkInstCoercion co ty
+  | Just (tv,co') <- splitForAllTy_maybe co
+  = substTyWith [tv] [ty] co'  -- (forall a.co) @ ty  -->  co[ty/a]
+  | otherwise
+  = mkCoercion instCoercionTyCon  [co, ty]
 
+mkInstsCoercion :: Coercion -> [Type] -> Coercion
+-- ^ As 'mkInstCoercion', but instantiates the coercion with a number of type arguments, left-to-right
 mkInstsCoercion co tys = foldl mkInstCoercion co tys
 
+{-
 splitSymCoercion_maybe :: Coercion -> Maybe Coercion
 splitSymCoercion_maybe (TyConApp tc [co]) = 
   if tc `hasKey` symCoercionTyConKey
   then Just co
   else Nothing
 splitSymCoercion_maybe co = Nothing
+-}
 
 splitAppCoercion_maybe :: Coercion -> Maybe (Coercion, Coercion)
--- Splits a coercion application, being careful *not* to split (left c), etc
--- which are really sytactic constructs, not applications
+-- ^ Splits a coercion application, being careful *not* to split @left c@ etc.
+-- This is because those are really syntactic constructs, not applications
 splitAppCoercion_maybe co  | Just co' <- coreView co = splitAppCoercion_maybe co'
 splitAppCoercion_maybe (FunTy ty1 ty2)   = Just (TyConApp funTyCon [ty1], ty2)
 splitAppCoercion_maybe (AppTy ty1 ty2)   = Just (ty1, ty2)
@@ -243,8 +353,9 @@ splitAppCoercion_maybe (TyConApp tc tys)
    = case snocView tys of
        Just (tys', ty') -> Just (TyConApp tc tys', ty')
        Nothing          -> Nothing
-splitAppCoercion_maybe co = Nothing
+splitAppCoercion_maybe _ = Nothing
 
+{-
 splitTransCoercion_maybe :: Coercion -> Maybe (Coercion, Coercion)
 splitTransCoercion_maybe (TyConApp tc [ty1, ty2]) 
  = if tc `hasKey` transCoercionTyConKey then
@@ -276,18 +387,24 @@ splitRightCoercion_maybe (TyConApp tc [co])
    else
        Nothing
 splitRightCoercion_maybe other = Nothing
+-}
 
--- Unsafe coercion is not safe, it is used when we know we are dealing with
--- bottom, which is one case in which it is safe.  It is also used to 
--- implement the unsafeCoerce# primitive.
+-- | Manufacture a coercion from this air. Needless to say, this is not usually safe,
+-- but it is used when we know we are dealing with bottom, which is one case in which 
+-- it is safe.  This is also used implement the @unsafeCoerce#@ primitive.
 mkUnsafeCoercion :: Type -> Type -> Coercion
 mkUnsafeCoercion ty1 ty2 
   = mkCoercion unsafeCoercionTyCon [ty1, ty2]
 
 
 -- See note [Newtype coercions] in TyCon
-mkNewTypeCoercion :: Name -> TyCon -> ([TyVar], Type) -> TyCon
-mkNewTypeCoercion name tycon (tvs, rhs_ty)
+
+-- | Create a coercion suitable for the given 'TyCon'. The 'Name' should be that of a
+-- new coercion 'TyCon', the 'TyVar's the arguments expected by the @newtype@ and the
+-- type the appropriate right hand side of the @newtype@, with the free variables
+-- a subset of those 'TyVar's.
+mkNewTypeCoercion :: Name -> TyCon -> [TyVar] -> Type -> TyCon
+mkNewTypeCoercion name tycon tvs rhs_ty
   = mkCoercionTyCon name co_con_arity rule
   where
     co_con_arity = length tvs
@@ -295,24 +412,23 @@ mkNewTypeCoercion name tycon (tvs, rhs_ty)
     rule args = ASSERT( co_con_arity == length args )
                (TyConApp tycon args, substTyWith tvs args rhs_ty)
 
--- Coercion identifying a data/newtype representation type and its family
--- instance.  It has the form `Co tvs :: F ts :=: R tvs', where `Co' is the
--- coercion tycon built here, `F' the family tycon and `R' the (derived)
+-- | Create a coercion identifying a @data@, @newtype@ or @type@ representation type
+-- and its family instance.  It has the form @Co tvs :: F ts ~ R tvs@, where @Co@ is 
+-- the coercion tycon built here, @F@ the family tycon and @R@ the (derived)
 -- representation tycon.
---
-mkDataInstCoercion :: Name     -- unique name for the coercion tycon
-                  -> [TyVar]   -- type parameters of the coercion (`tvs')
-                  -> TyCon     -- family tycon (`F')
-                  -> [Type]    -- type instance (`ts')
-                  -> TyCon     -- representation tycon (`R')
-                  -> TyCon     -- => coercion tycon (`Co')
-mkDataInstCoercion name tvs family instTys rep_tycon
+mkFamInstCoercion :: Name      -- ^ Unique name for the coercion tycon
+                 -> [TyVar]    -- ^ Type parameters of the coercion (@tvs@)
+                 -> TyCon      -- ^ Family tycon (@F@)
+                 -> [Type]     -- ^ Type instance (@ts@)
+                 -> TyCon      -- ^ Representation tycon (@R@)
+                 -> TyCon      -- ^ Coercion tycon (@Co@)
+mkFamInstCoercion name tvs family instTys rep_tycon
   = mkCoercionTyCon name coArity rule
   where
     coArity = length tvs
     rule args = (substTyWith tvs args $                     -- with sigma = [tys/tvs],
                   TyConApp family instTys,          --       sigma (F ts)
-                TyConApp rep_tycon args)            --   :=: R tys
+                TyConApp rep_tycon args)            --   ~ R tys
 
 --------------------------------------
 -- Coercion Type Constructors...
@@ -324,7 +440,9 @@ mkDataInstCoercion name tvs family instTys rep_tycon
 --    sym e :: p3=q3
 -- then ((sym c) (sym d) (sym e)) :: (p1 p2 p3)=(q1 q2 q3)
 
-symCoercionTyCon, transCoercionTyCon, leftCoercionTyCon, rightCoercionTyCon, instCoercionTyCon :: TyCon
+-- | Coercion type constructors: avoid using these directly and instead use the @mk*Coercion@ and @split*Coercion@ family
+-- of functions if possible.
+symCoercionTyCon, transCoercionTyCon, leftCoercionTyCon, rightCoercionTyCon, instCoercionTyCon, unsafeCoercionTyCon :: TyCon
 -- Each coercion TyCon is built with the special CoercionTyCon record and
 -- carries its own kinding rule.  Such CoercionTyCons must be fully applied
 -- by any TyConApp in which they are applied, however they may also be over
@@ -341,7 +459,10 @@ transCoercionTyCon =
   where
     composeCoercionKindsOf (co1:co2:rest)
       = ASSERT( null rest )
-        WARN( not (r1 `coreEqType` a2), text "Strange! Type mismatch in trans coercion, probably a bug")
+        WARN( not (r1 `coreEqType` a2), 
+              text "Strange! Type mismatch in trans coercion, probably a bug"
+              $$
+              ppr r1 <+> text "=/=" <+> ppr a2)
         (a1, r2)
       where
         (a1, r1) = coercionKind co1
@@ -365,12 +486,15 @@ splitCoercionKindOf :: Type -> ((Type,Type), (Type,Type))
 -- Helper for left and right.  Finds coercion kind of its input and
 -- returns the left and right projections of the coercion...
 --
--- if c :: t1 s1 :=: t2 s2 then splitCoercionKindOf c = ((t1, t2), (s1, s2))
+-- if c :: t1 s1 ~ t2 s2 then splitCoercionKindOf c = ((t1, t2), (s1, s2))
 splitCoercionKindOf co
   | Just (ty1, ty2) <- splitCoercionKind_maybe (coercionKindPredTy co)
   , Just (ty_fun1, ty_arg1) <- splitAppTy_maybe ty1
   , Just (ty_fun2, ty_arg2) <- splitAppTy_maybe ty2
   = ((ty_fun1, ty_fun2),(ty_arg1, ty_arg2))
+splitCoercionKindOf co 
+  = pprPanic "Coercion.splitCoercionKindOf" 
+             (ppr co $$ ppr (coercionKindPredTy co))
 
 instCoercionTyCon 
   =  mkCoercionTyCon instCoercionTyConName 2 instCoercionKind
@@ -391,34 +515,155 @@ unsafeCoercionTyCon
 --------------------------------------
 -- ...and their names
 
-mkCoConName occ key coCon = mkWiredInName gHC_PRIM (mkOccNameFS tcName occ)
+mkCoConName :: FastString -> Unique -> TyCon -> Name
+mkCoConName occ key coCon = mkWiredInName gHC_PRIM (mkTcOccFS occ)
                             key (ATyCon coCon) BuiltInSyntax
 
-transCoercionTyConName = mkCoConName FSLIT("trans") transCoercionTyConKey transCoercionTyCon
-symCoercionTyConName   = mkCoConName FSLIT("sym") symCoercionTyConKey symCoercionTyCon
-leftCoercionTyConName  = mkCoConName FSLIT("left") leftCoercionTyConKey leftCoercionTyCon
-rightCoercionTyConName = mkCoConName FSLIT("right") rightCoercionTyConKey rightCoercionTyCon
-instCoercionTyConName  = mkCoConName FSLIT("inst") instCoercionTyConKey instCoercionTyCon
-unsafeCoercionTyConName = mkCoConName FSLIT("CoUnsafe") unsafeCoercionTyConKey unsafeCoercionTyCon
+transCoercionTyConName, symCoercionTyConName, leftCoercionTyConName, rightCoercionTyConName, instCoercionTyConName, unsafeCoercionTyConName :: Name
+
+transCoercionTyConName = mkCoConName (fsLit "trans") transCoercionTyConKey transCoercionTyCon
+symCoercionTyConName   = mkCoConName (fsLit "sym") symCoercionTyConKey symCoercionTyCon
+leftCoercionTyConName  = mkCoConName (fsLit "left") leftCoercionTyConKey leftCoercionTyCon
+rightCoercionTyConName = mkCoConName (fsLit "right") rightCoercionTyConKey rightCoercionTyCon
+instCoercionTyConName  = mkCoConName (fsLit "inst") instCoercionTyConKey instCoercionTyCon
+unsafeCoercionTyConName = mkCoConName (fsLit "CoUnsafe") unsafeCoercionTyConKey unsafeCoercionTyCon
 
 
 
+instNewTyCon_maybe :: TyCon -> [Type] -> Maybe (Type, CoercionI)
+-- ^ If @co :: T ts ~ rep_ty@ then:
+--
+-- > instNewTyCon_maybe T ts = Just (rep_ty, co)
+instNewTyCon_maybe tc tys
+  | Just (tvs, ty, mb_co_tc) <- unwrapNewTyCon_maybe tc
+  = ASSERT( tys `lengthIs` tyConArity tc )
+    Just (substTyWith tvs tys ty, 
+         case mb_co_tc of
+          Nothing    -> IdCo
+          Just co_tc -> ACo (mkTyConApp co_tc tys))
+  | otherwise
+  = Nothing
+
 -- this is here to avoid module loops
 splitNewTypeRepCo_maybe :: Type -> Maybe (Type, Coercion)  
--- Sometimes we want to look through a newtype and get its associated coercion
--- It only strips *one layer* off, so the caller will usually call itself recursively
--- Only applied to types of kind *, hence the newtype is always saturated
+-- ^ Sometimes we want to look through a @newtype@ and get its associated coercion.
+-- This function only strips *one layer* of @newtype@ off, so the caller will usually call
+-- itself recursively. Furthermore, this function should only be applied to types of kind @*@,
+-- hence the newtype is always saturated. If @co : ty ~ ty'@ then:
+--
+-- > splitNewTypeRepCo_maybe ty = Just (ty', co)
+--
+-- The function returns @Nothing@ for non-@newtypes@ or fully-transparent @newtype@s.
 splitNewTypeRepCo_maybe ty 
   | Just ty' <- coreView ty = splitNewTypeRepCo_maybe ty'
 splitNewTypeRepCo_maybe (TyConApp tc tys)
-  | isClosedNewTyCon tc 
-  = ASSERT( tys `lengthIs` tyConArity tc )     -- splitNewTypeRepCo_maybe only be applied 
-                                                --     to *types* (of kind *)
-        case newTyConRhs tc of
-         (tvs, rep_ty) -> 
-              ASSERT( length tvs == length tys )
-             Just (substTyWith tvs tys rep_ty, mkTyConApp co_con tys)
-  where
-    co_con = maybe (pprPanic "splitNewTypeRepCo_maybe" (ppr tc)) id (newTyConCo_maybe tc)
-splitNewTypeRepCo_maybe other = Nothing
+  | Just (ty', coi) <- instNewTyCon_maybe tc tys
+  = case coi of
+       ACo co -> Just (ty', co)
+       IdCo   -> panic "splitNewTypeRepCo_maybe"
+                       -- This case handled by coreView
+splitNewTypeRepCo_maybe _
+  = Nothing
+
+-- | Determines syntactic equality of coercions
+coreEqCoercion :: Coercion -> Coercion -> Bool
+coreEqCoercion = coreEqType
+\end{code}
+
+
+--------------------------------------
+-- CoercionI smart constructors
+--     lifted smart constructors of ordinary coercions
+
+\begin{code}
+-- | 'CoercionI' represents a /lifted/ ordinary 'Coercion', in that it
+-- can represent either one of:
+--
+-- 1. A proper 'Coercion'
+--
+-- 2. The identity coercion
+data CoercionI = IdCo | ACo Coercion
+
+instance Outputable CoercionI where
+  ppr IdCo     = ptext (sLit "IdCo")
+  ppr (ACo co) = ppr co
+
+isIdentityCoI :: CoercionI -> Bool
+isIdentityCoI IdCo = True
+isIdentityCoI _    = False
+
+-- | Tests whether all the given 'CoercionI's represent the identity coercion
+allIdCoIs :: [CoercionI] -> Bool
+allIdCoIs = all isIdentityCoI
+
+-- | For each 'CoercionI' in the input list, return either the 'Coercion' it
+-- contains or the corresponding 'Type' from the other list
+zipCoArgs :: [CoercionI] -> [Type] -> [Coercion]
+zipCoArgs cois tys = zipWith fromCoI cois tys
+
+-- | Return either the 'Coercion' contained within the 'CoercionI' or the given
+-- 'Type' if the 'CoercionI' is the identity 'Coercion'
+fromCoI :: CoercionI -> Type -> Type
+fromCoI IdCo ty     = ty       -- Identity coercion represented 
+fromCoI (ACo co) _  = co       --      by the type itself
+
+-- | Smart constructor for @sym@ on 'CoercionI', see also 'mkSymCoercion'
+mkSymCoI :: CoercionI -> CoercionI
+mkSymCoI IdCo = IdCo
+mkSymCoI (ACo co) = ACo $ mkCoercion symCoercionTyCon [co] 
+                               -- the smart constructor
+                               -- is too smart with tyvars
+
+-- | Smart constructor for @trans@ on 'CoercionI', see also 'mkTransCoercion'
+mkTransCoI :: CoercionI -> CoercionI -> CoercionI
+mkTransCoI IdCo aco = aco
+mkTransCoI aco IdCo = aco
+mkTransCoI (ACo co1) (ACo co2) = ACo $ mkTransCoercion co1 co2
+
+-- | Smart constructor for type constructor application on 'CoercionI', see also 'mkAppCoercion'
+mkTyConAppCoI :: TyCon -> [Type] -> [CoercionI] -> CoercionI
+mkTyConAppCoI tyCon tys cois
+  | allIdCoIs cois = IdCo
+  | otherwise     = ACo (TyConApp tyCon (zipCoArgs cois tys))
+
+-- | Smart constructor for honest-to-god 'Coercion' application on 'CoercionI', see also 'mkAppCoercion'
+mkAppTyCoI :: Type -> CoercionI -> Type -> CoercionI -> CoercionI
+mkAppTyCoI _   IdCo _   IdCo = IdCo
+mkAppTyCoI ty1 coi1 ty2 coi2 =
+       ACo $ AppTy (fromCoI coi1 ty1) (fromCoI coi2 ty2)
+
+-- | Smart constructor for function-'Coercion's on 'CoercionI', see also 'mkFunCoercion'
+mkFunTyCoI :: Type -> CoercionI -> Type -> CoercionI -> CoercionI
+mkFunTyCoI _   IdCo _   IdCo = IdCo
+mkFunTyCoI ty1 coi1 ty2 coi2 =
+       ACo $ FunTy (fromCoI coi1 ty1) (fromCoI coi2 ty2)
+
+-- | Smart constructor for quantified 'Coercion's on 'CoercionI', see also 'mkForAllCoercion'
+mkForAllTyCoI :: TyVar -> CoercionI -> CoercionI
+mkForAllTyCoI _ IdCo = IdCo
+mkForAllTyCoI tv (ACo co) = ACo $ ForAllTy tv co
+
+-- | Extract a 'Coercion' from a 'CoercionI' if it represents one. If it is the identity coercion,
+-- panic
+fromACo :: CoercionI -> Coercion
+fromACo (ACo co) = co
+
+-- | Smart constructor for class 'Coercion's on 'CoercionI'. Satisfies:
+--
+-- > mkClassPPredCoI cls tys cois :: PredTy (cls tys) ~ PredTy (cls (tys `cast` cois))
+mkClassPPredCoI :: Class -> [Type] -> [CoercionI] -> CoercionI
+mkClassPPredCoI cls tys cois 
+  | allIdCoIs cois = IdCo
+  | otherwise      = ACo $ PredTy $ ClassP cls (zipCoArgs cois tys)
+
+-- | Smart constructor for implicit parameter 'Coercion's on 'CoercionI'. Similar to 'mkClassPPredCoI'
+mkIParamPredCoI :: (IPName Name) -> CoercionI -> CoercionI 
+mkIParamPredCoI _   IdCo     = IdCo
+mkIParamPredCoI ipn (ACo co) = ACo $ PredTy $ IParam ipn co
+
+-- | Smart constructor for type equality 'Coercion's on 'CoercionI'. Similar to 'mkClassPPredCoI'
+mkEqPredCoI :: Type -> CoercionI -> Type -> CoercionI -> CoercionI
+mkEqPredCoI _    IdCo     _   IdCo      = IdCo
+mkEqPredCoI ty1  IdCo     _   (ACo co2) = ACo $ PredTy $ EqPred ty1 co2
+mkEqPredCoI _   (ACo co1) ty2 coi2      = ACo $ PredTy $ EqPred co1 (fromCoI coi2 ty2)
 \end{code}